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110kV單母分段接線中備自投裝置相關(guān)問(wèn)題分析及解決措施

文檔作者：蔣蘇靜，蔣國(guó)順文檔來(lái)源：佛山供電局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月11日
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[摘要]
關(guān)鍵詞
0 引言
1 1 0kV單母分段接線中備自投裝置相關(guān)
問(wèn)題分析及解決措施
蔣蘇靜，蔣國(guó)順
(佛山供電局，廣東佛山528200)
備自投裝置的正確動(dòng)作對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)供電可靠性有著十分重要的作用。針對(duì)
110kV備自投裝置在實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題——110kV母線故障時(shí)備自投存在合于故障的風(fēng)險(xiǎn)、備自投跳閘
的接入、TwJ接點(diǎn)的選取、備用線路有壓延時(shí)放電等進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。
電力系統(tǒng)備自投母線故障合于故障延時(shí)放電
備自投裝置可在主供電源出現(xiàn)故障時(shí)，將負(fù)荷自動(dòng)切
換到另一路備用電源系統(tǒng)中，保證用戶供電的連續(xù)性，將
負(fù)荷損失降至最小，因而在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。備自投
的正確動(dòng)作是保證供電連續(xù)性和可靠性的必要條件，在現(xiàn)
場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，邏輯功能的完善、二次接線的合適性與正
確性等將直接影響備自投的功能實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
本文針對(duì)110kV單母分段接線中備自投裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中暴
露出的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)分析，并提出有效的解決措施。
1 110kV備自投裝置介紹
ll0kV備自投一般采用分段(或橋)斷路器和進(jìn)線兩種
電氣元件的備用電源自投功能，它包含兩種方式的進(jìn)線自
投功能和兩種方式的橋開(kāi)關(guān)自投功能，如圖1所示。其
中，方式1、2為對(duì)應(yīng)進(jìn)線2和進(jìn)線1互為明備用的兩種
動(dòng)作方式；方式3、4為對(duì)應(yīng)通過(guò)分段(或橋)斷路器實(shí)現(xiàn)
II母和I母互為暗備用的兩種動(dòng)作方式。當(dāng)電源進(jìn)線上發(fā)
生故障或其它原因?qū)е履妇€失壓、電源進(jìn)線無(wú)流時(shí)，通過(guò)
合備用電源進(jìn)線或分段(或橋)開(kāi)關(guān)，可保證變電站不失
壓；同時(shí)，備自投裝置具備完善的自投閉鎖功能，可在備
用電源低頻、低壓或安穩(wěn)裝置切負(fù)荷時(shí)可靠閉鎖自投。
電源 電源
1， h J 2，E
圖1 電網(wǎng)接線圖
2 110kV備自投應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決措施
2．1 110kV母線永久性故障時(shí)備自投動(dòng)作行為分析及
措施
當(dāng)11OkV母線發(fā)生永久性故障時(shí)，為避免備供電源線
路合于故障，導(dǎo)致電網(wǎng)又遭受一次故障沖擊，需要閉鎖備
自投裝置。但110kV變電站一般為末端變電站，當(dāng)母線故
障時(shí)，由對(duì)側(cè)的線路保護(hù)跳開(kāi)電源側(cè)開(kāi)關(guān)來(lái)隔離故障，基
本上沒(méi)有配置母差保護(hù)，因而也沒(méi)有母差保護(hù)動(dòng)作閉鎖備
自投裝置的回路，在l1OkV母線發(fā)生故障時(shí)，備供線路將
合于故障。如圖2所示(開(kāi)關(guān)實(shí)心表示合位，空心表示分
位，下同)，當(dāng)C站母線故障時(shí)， 電源側(cè)開(kāi)關(guān)3QF將跳
開(kāi)，使C站母線失壓、進(jìn)線無(wú)流，備自投動(dòng)作合上2QF，
安裝于4QF處的保護(hù)檢測(cè)到故障，將會(huì)動(dòng)作跳開(kāi)4QF，
造成C站失壓。
z Kv ^ 蚰 K v 蚰
110kV母線 110kV母線
I，or I or
線路 }線路2
● 。F／ 口z。r
110kV C站110kV母線
圖2 110kV母線故障圖
對(duì)于雙T接線的變電站，一旦其中一個(gè)110kV變電
站母線發(fā)生永久性故障，勢(shì)必誤甩另一個(gè)變電站的全站負(fù)
荷。圖3中l(wèi)1OkV D站母線故障時(shí)，開(kāi)關(guān)4QF跳開(kāi)，D
站備自投裝置動(dòng)作合上5QF，由于D站母線故障點(diǎn)沒(méi)有隔
離，3QF處保護(hù)裝置動(dòng)作跳開(kāi)3QF，這樣將造成110kV C
站、D站都失壓，擴(kuò)大了停電范圍I1]。
解決措施：在l10kV線路保護(hù)(如圖2中1QF、2QF)
收稿日期i 2014—07—14
作者簡(jiǎn)介：蔣蘇靜(1984一)，工學(xué)碩士，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的工作與研究；蔣國(guó)順(1983一)，工學(xué)碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)運(yùn)
行與分析方面的工作與研究。
電工技術(shù)l 2014l 9期l67
中裝設(shè)反方向過(guò)流保護(hù)，用以區(qū)分是母線故障還是線路故
障；同時(shí)利用母聯(lián)斷路器中流過(guò)的電流是否有突增量且大
于最大負(fù)荷電流來(lái)判斷是I母故障還是II母故障。若是I
母故障，則母聯(lián)變化量電流保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，備自投改跳母
聯(lián)斷路器12QF、合2QF，恢復(fù)11OkV II母供電，另外下
級(jí)10kV分段備自投動(dòng)作，將恢復(fù)全站供電；若是II母故
障，則母聯(lián)變化量電流保護(hù)動(dòng)作，備自投直接閉鎖，不會(huì)
將故障再次引入系統(tǒng)中。這樣停電的概率就減少了一半。
同理，當(dāng)電源1QF備用、2QF運(yùn)行，母聯(lián)變化量電流保
護(hù)不動(dòng)時(shí)，跳12QF、合1QF；母聯(lián)變化量電流保護(hù)動(dòng)作
時(shí)，閉鎖備自投。
220kV 站110kV母線
圖3 雙T接線變電站
另外，當(dāng)線路故障但相應(yīng)斷路器拒跳時(shí)，傳統(tǒng)備自投
會(huì)放電，造成全站失壓。例如圖2中K。點(diǎn)故障，1QF拒
跳，此時(shí)相當(dāng)于l1OkV I母故障，備自投發(fā)跳1QF命令后
仍然檢測(cè)1QF合位，可以采取I母故障時(shí)的策略，恢復(fù)全
站供電。
采取上述措施后，對(duì)于雙T接線的變電站，也可避免
停電范圍擴(kuò)大的事故。另外，備自投裝置應(yīng)配備合于故障
的加速跳閘功能，一旦備用電源投入到故障元件時(shí)就能迅
速切斷斷路器，而不至于由電源側(cè)后備保護(hù)經(jīng)延時(shí)才跳開(kāi)
開(kāi)關(guān)。
2．2備自投跳閘的接入問(wèn)題
備自投邏輯中當(dāng)手動(dòng)切除工作電源時(shí)，備自投應(yīng)閉
鎖；而故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)主供電源時(shí)，備自投應(yīng)動(dòng)作。
為了區(qū)別開(kāi)關(guān)究竟是手跳還是保護(hù)跳，備自投裝置一般引
入開(kāi)關(guān)合后位KKJ。保護(hù)跳閘時(shí)KKI一1，備自投邏輯程
序繼續(xù)；手跳時(shí)KKI一0，備自投放電。在保護(hù)裝置無(wú)
KKJ提供給備自投裝置時(shí)，則采用KKJ開(kāi)入與正電短
接，相當(dāng)于KKJ一直置1，但引入手跳繼電器SrrJ接點(diǎn)接
人備自投總閉鎖壓板_2J。當(dāng)備自投裝置在判斷主供電源失
壓時(shí)，為確保主供電源故障點(diǎn)隔離，需跟跳主供電源開(kāi)
關(guān)。
在某些變電站的設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省備自投跳閘閉鎖主
供線路保護(hù)重合閘回路的電纜，將備自投裝置跟跳主供電
源開(kāi)關(guān)的跳閘命令接入手跳回路，導(dǎo)致KKJ一0。這樣跳
開(kāi)關(guān)的同時(shí)，備自投“手跳閉鎖備自投”條件滿足將會(huì)誤
閉鎖備自投。雖然某些備自投裝置能夠區(qū)別KKJ一0的變
位是由手跳引起還是自身跳閘命令引起來(lái)確定是否放電，
從而仍可正確動(dòng)作口]，但在與無(wú)KKJ引入而通過(guò)SrrJ接
68l WWW．chinaet．net I中國(guó)電工網(wǎng)
點(diǎn)閉鎖的保護(hù)裝置配合時(shí)，KKJ不會(huì)變位，但STJ一1閉
鎖備自投。因此，為防止跳閘命令接入手跳回路導(dǎo)致誤閉
鎖備自投，備自投裝置跟跳主供電源的跳閘命令應(yīng)接入保
護(hù)跳閘，禁止通過(guò)手跳回路啟動(dòng)跳閘。
2．3 T、VJ接點(diǎn)的選取問(wèn)題
備自投裝置動(dòng)作前需要判別主供電源的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，以
避免備供電源投入到故障線路上，由此引入開(kāi)關(guān)跳位繼電
器TⅥU接點(diǎn)作為跳開(kāi)的依據(jù)。但在實(shí)際運(yùn)行中，曾多次
發(fā)生主供電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，但相應(yīng)的TwJ接點(diǎn)無(wú)法開(kāi)入到
備自投裝置，導(dǎo)致備自投裝置放電的事件。這是由于在開(kāi)
關(guān)的T、ⅣJ回路中引入了開(kāi)關(guān)未儲(chǔ)能的接點(diǎn)，如彈簧未儲(chǔ)
能或操作壓力低等，如圖4所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)未儲(chǔ)能時(shí)，此接
點(diǎn)將斷開(kāi)，T、vJ將不能正常變位_4 ]。
釃 1J_廠
圖4 TvvJ回路
對(duì)于帶有地方小電源(1OkV或110kV電廠)的ll0kV
變電站(如圖5所示)，當(dāng)工作電源線路1上發(fā)生永久性故
障時(shí)，電源側(cè)開(kāi)關(guān)重合不成功。由于有地方小電源提供短
路電流，線路1負(fù)荷側(cè)的線路保護(hù)也會(huì)動(dòng)作，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)
1QF，并重合不成功。變電站備自投裝置發(fā)令跟跳1QF，
并等待TWJ的開(kāi)入。在開(kāi)關(guān)跳閘一合閘一跳閘過(guò)程中，儲(chǔ)存
的能量已經(jīng)釋放，開(kāi)關(guān)需要重新儲(chǔ)能，相應(yīng)接點(diǎn)斷開(kāi)，致
使TWJ一0。儲(chǔ)能常開(kāi)接點(diǎn)需要一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間才能閉
合，該時(shí)間為開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能時(shí)間，一般為10～12s左右。一般
備自投發(fā)跳令后僅在較短時(shí)間內(nèi)判別開(kāi)關(guān)是否處于分位，
時(shí)間到則判斷為開(kāi)關(guān)拒分，該時(shí)間各生產(chǎn)廠家設(shè)定不一，
短的幾百毫秒，長(zhǎng)的約幾秒，導(dǎo)致無(wú)法和開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能時(shí)間配
合，裝置誤認(rèn)為開(kāi)關(guān)1QF拒分，從而終止備自投， 導(dǎo)致
變電站失壓。
唆路。
I l3QF I4QF
1一 ～ ～ l線路2
I llQF n2QF
圖5 帝有地方電廠的變電站
無(wú)地方小電源時(shí)，若llOkV變電站保留的主變中性點(diǎn)
間隙在雷擊或其它因素影響下被擊穿，則較大的零序電流
將流過(guò)負(fù)荷側(cè)端，導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)保護(hù)動(dòng)作，之后保護(hù)重合
閘，若故障是永久性故障，則開(kāi)關(guān)重合不成功。與帶有地
方小電源一樣，備自投裝置將無(wú)法及時(shí)識(shí)別開(kāi)關(guān)位置，從
而中斷備自投過(guò)程，導(dǎo)致變電站失壓。
解決方法：在與地方電源聯(lián)接的ll0kV變電站和保留
主變中性點(diǎn)間隙的l10kV變電站電氣接線上，將引入這些
變電站的備自投裝置的TwJ輔助接點(diǎn)改為斷路器QF的
輔助常閉接點(diǎn)。
2．4備用線路有壓延時(shí)放電問(wèn)題
在現(xiàn)有電網(wǎng)中，存在ll0kV變電站互為備用的兩路電
源進(jìn)線直接或間接地取自同一變電站的接線方式，如圖6
充電完成后，檢測(cè)到備用電源電壓異常時(shí)應(yīng)延時(shí)放電，且
在延時(shí)期內(nèi)一旦備用電源正常后，備用電源異常放電邏輯
應(yīng)瞬時(shí)復(fù)歸，裝置恢復(fù)至充電完成狀態(tài)。裝置具體延時(shí)設(shè)
置應(yīng)能躲過(guò)相關(guān)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，以避免主供電源故障
同時(shí)引起備用電源短時(shí)電壓異常時(shí)裝置誤放電。
所示。當(dāng)主供電源回路上發(fā)生故障時(shí)，備供電源的電壓會(huì) 3結(jié)束語(yǔ)
廣一一一一一一] 廠一一一一一一一一一一一]
L
3QF
’
IQF
(a)直接
；0F 6QF
IlOkv C站IIOkv !戔
(b)間接
圖6 兩路電源進(jìn)線取自同一變電站的接線方式
降低，極易導(dǎo)致備自投誤放電而造成拒動(dòng)_7]。在圖6(a)所
示的接線方式下，曾發(fā)生220kV A站l1OkV II母短路故
障，110kV I母電壓也同時(shí)被拖垮(二次值小于25V)，導(dǎo)
致110kV B站的備用線路I有壓條件不能滿足(有壓定值
為70V)，ii0kV備自投被瞬間放電的事件。備自投裝置
在判別備用電源線路有壓條件不滿足時(shí)即瞬時(shí)放電復(fù)歸，
是導(dǎo)致裝置不正確動(dòng)作的主要原因。因此， 當(dāng)備自投裝置
本文結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)例，對(duì)l10kV備自投裝置在實(shí)際
應(yīng)用中暴露出的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，提出了相應(yīng)的解決措
施。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)字化變電站的興起，傳統(tǒng)類
型的備自投裝置在今后的運(yùn)行中也許會(huì)暴露出另外一些問(wèn)
題，這就需要不斷分析影響其動(dòng)作的各種因素，進(jìn)而找出
合理的解決方案，以確保備自投裝置能正確動(dòng)作。
參考文獻(xiàn)
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與探討_J]．山東電力技術(shù)，2007(2)：26~29
(編輯楊小波)
(上接第66頁(yè))
(4)檢查機(jī)構(gòu)。由于整個(gè)回路都已檢查完，確定沒(méi)有
問(wèn)題，最終將故障原因鎖定在機(jī)構(gòu)上。由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有檢修
人員在場(chǎng)，工作人員決定在后臺(tái)再次跳閘來(lái)仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)
內(nèi)部動(dòng)作情況，結(jié)果觀察到跳閘鐵芯在振動(dòng)，無(wú)法動(dòng)作觸
發(fā)跳閘。
4故障原因及處理
此開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)雖然帶有2個(gè)線圈，但2個(gè)線圈都套在同
一鐵芯上。而開(kāi)關(guān)跳閘回路使用的是直流電源， 當(dāng)2個(gè)線
圈極性接反時(shí)，必然引起其在鐵芯上的作用力方向相反、
相互抵消，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)無(wú)法分閘；鐵芯在受2個(gè)相反電磁力
作用時(shí)，會(huì)發(fā)生振動(dòng)， 導(dǎo)致機(jī)構(gòu)內(nèi)部發(fā)出連續(xù)的“噠噠
噠?? ”聲音。在工作人員斷開(kāi)一路操作電源后，鐵芯只
受1個(gè)線圈的電磁力作用而動(dòng)作觸發(fā)跳閘；或者在只有
137或237回路接通時(shí)，也只有1個(gè)線圈通電，于是也能
成功跳閘。
明確故障原因后，查看相鄰間隔同型號(hào)開(kāi)關(guān)跳閘線圈
接線編號(hào)，將故障開(kāi)關(guān)跳閘線圈接線更正后進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)
果開(kāi)關(guān)能正常跳閘。
5故障防范建議
基于本次LW25—126高壓斷路器分閘故障的分析，提
出以下故障防范建議。
(1)廠家可以對(duì)受極性影響的接線及接線柱用不同顏
色進(jìn)行標(biāo)識(shí)， 防止接線錯(cuò)誤。
(2)由于該斷路器開(kāi)關(guān)使用了雙跳閘線圈，因此建議
廠家再添加一個(gè)鐵芯，每個(gè)線圈分別作用一個(gè)鐵芯， 以避
免此類故障發(fā)生，同時(shí)提高斷路器動(dòng)作的可靠性。
(編輯楊小波)
電工技術(shù)l 2014l 9期l69
B站母線-一

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